Лабораторна робота №31
ВИЗНАЧЕННЯ ЗМІНИ ЕНТРОПІЇ
ПРИ НАГРІВАННІ І ПЛАВЛЕННІ СПЛАВУ ОЛОВА
Мета роботи
Використовуючи експериментально визначену температуру плавлення сплаву олова, розрахувати зміну ентропії в процесах нагрівання і плавлення сплаву.
Прилади і матеріали
Вимірювальний пристрій, термометр, секундомір.
Опис вимірювального пристрою
Складовими частинами вимірювального пристрою є:
EMBED PBrush
Рис.1
в б а
(1) – тиґель зі сплавом олова, вміщений в електричний нагрівач (2);
(3) – вентилятор для охолодження розплаву;
(4) – термопара для контролю за температурою сплаву.
Термопара, вентилятор і електричний нагрівач під’єднані до блоку (5), на передній панелі якого містяться:
(6) – мілівольтметр – для вимірювання термо е.р.с. термопари
(E,мВ) і вимикачі:
(а) – для ввімкнення блоку в електричну мережу;
(б) – для ввімкнення електричного нагрівача;
(в) – для ввімкнення вентилятора
Виведення розрахункової формули
Кількість теплоти, необхідна для нагрівання сплаву олова від кімнатної температури ТК до температури плавлення Тпл, визначається як:
EMBED Equation.3 , (1)
де с – питома теплоємність сплаву,
М – маса сплаву
Кількість теплоти, необхідна для плавлення сплаву:
Q2 = EMBED Equation.3М , (2)
де EMBED Equation.3 питома теплота плавлення.
Зміна ентропії при здійсненні цих процесів:
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 . (3)
При підготовці до виконання роботи використати:
Теоретична частина. Розділ 7.2, 7.5.
Послідовність виконання роботи
Перевести всі вимикачі в положення “вниз” .
Визначити і записати у першу колонку таблиці початковий показ мілівольтметра Е0, який відповідає початковій температурі сплаву ТК.
Під’єднати блок (5) до електричної мережі і ввімкнути вимикач (а) ( мережа).
Ввімкнути вимикач (в) ( нагрів) і через кожні 2хв. записувати покази мілівольтметра. Після досягнення термо е.р.с. значення 4мВ покази мілівольтметра записувати через кожні 0,5хв. Нагрів здійснювати до t 1500 C .
Після повного розплавлення сплаву вимкнути вимикач (в) (нагрів), ввімкнути вимикач (б) ( вентилятор) і також через кожні 0,5 хв. записувати в таблицю покази мілівольтметра, поки температура сплаву не понизиться до t 700 C.
Використавши таблицю ґрадуювання термопари (Додаток 3),
визначити відповідні температури і побудувати ґрафіки
залежності температури сплаву Т від часу t для процесів
нагрівання і охолодження .
Визначити температуру плавлення Тпл , яка дорівнює температурі
кристалізації. (вказані температури визначаються горизонтальни-
ми ділянками ґрафіків Т(t), оскільки процеси плавлення і криста-
лізації – ізотермічні і температура деякий час постійна).
За формулою (3) визначити зміну ентропії.
Розрахувати абсолютну і відносну похибки.
маса сплаву М = (6,5 0,05)10-3 кг
питома теплоємність сплаву с = (230 0,5) Дж/(кг К)
питома теплота плавлення сплаву EMBED Equation.3 = ( 58,6 0,05)103 Дж/кг
Таблиця результатів вимірювань
Контрольні запитання
Сформулювати перший закон термодинаміки.
Сформулювати другий закон термодинаміки.
Пояснити фізичний зміст ентропії.
Вивести формулу для визначення зміни ентропії при нагріванні і подальшому плавленні сплаву олова.
Рекомендована література
Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського.
– Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002.
2. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1990.
3. Савельев И. В. Курс общей физики, т.1 –М.: Наука, 1982.
